2 задание ОГЭ по физике - все приборы

Название прибора

Подробное описание и принцип работы

Физическое явление для ОГЭ

Шлюзы

Гидротехническое сооружение, позволяющее судам переходить между участками реки или канала с разным уровнем воды. При открытии подводных задвижек камера шлюза и внешний водоём образуют единую гидравлическую систему, в которой вода самотёком перетекает до тех пор, пока её свободные поверхности в обоих резервуарах не окажутся на одной высоте.

поведение жидкости в сообщающихся сосудах

Поршневой жидкостный насос

Механизм для подъёма воды из скважин и резервуаров. При движении поршня вверх объём под ним увеличивается, а давление воздуха резко падает. Внешнее атмосферное давление, действующее на открытую поверхность воды в источнике, оказывается выше внутреннего давления и заталкивает столб воды через впускной клапан в цилиндр насоса.

действие атмосферного давления

Гидравлический пресс

Силовая установка из двух соединённых цилиндров разной площади с поршнями, заполненных маслом или водой. Сила, приложенная к малому поршню, создаёт гидростатическое давление, которое по закону Паскаля передаётся во все точки жидкости без изменений. За счёт этого на большой поршень действует выигрыш в силе, во сколько раз его площадь превосходит площадь малого.

передача давления внутри жидкости

Очки

Оптическое устройство для компенсации дефектов зрения (близорукости или дальнозоркости). При переходе из воздуха в материал линзы (стекло или полимер) и обратно световые лучи отклоняются от первоначального пути на оптических границах, корректируя угол схождения пучка так, чтобы фокус изображения строился строго на сетчатке глаза.

преломление света

Зеркальный перископ

Трубчатый прибор для безопасного визуального обзора из укрытий или подводных лодок. Внутри конструкции под углом 45° к оптической оси закреплены два плоских параллельных зеркала. Световой луч от удалённого предмета падает на верхнее зеркало, отражается под прямым углом вниз по трубе, а затем отражается от нижнего зеркала в глаз наблюдателя.

отражение света

Электрометр

Электростатический прибор для регистрации электрического заряда и разности потенциалов. При передаче заряда металлическому стержню он перетекает и на подвижную стрелку (или металлические лепестки). Одноимённо заряженные элементы испытывают взаимное кулоновское отталкивание, в результате чего стрелка отклоняется на угол, зависящий от величины переданного заряда.

взаимодействие электрических зарядов

Двигатель постоянного тока

Агрегат для преобразования электрической энергии в механическое вращение вала. При подаче постоянного напряжения на обмотку якоря вокруг проводников возникает собственное магнитное поле, которое вступает во взаимодействие с постоянным полем магнитов статора. Возникающие электромагнитные силы поворачивают ротор, а коллектор непрерывно переключает полярность для непрерывного вращения.

взаимодействие проводника с током и постоянного магнита

Оптический микроскоп

Прибор для детального изучения микроскопических объектов. Состоит из оптической системы двух групп собирающих линз: короткофокусного объектива, создающего увеличенное действительное перевёрнутое изображение препарата, и окуляра, работающего по принципу лупы для дополнительного масштабирования световых пучков при их преломлении в стекле.

преломление света

Зеркальный телескоп (рефлектор)

Астрономический инструмент для исследования космических тел. В отличие от линзовых телескопов, первичный сбор параллельных световых лучей от удалённых звёзд осуществляется вогнутым главным зеркалом. Отразившись от зеркальной поверхности, лучи собираются в фокусе без возникновения хроматических аберраций и направляются вторичным зеркалом в окуляр.

отражение света

Амперметр

Электроизмерительный прибор, включаемый в цепь последовательно. Внутри прибора между полюсами постоянного магнита размещена подвижная катушка из тонкого провода со стрелкой. При протекании тока по виткам на них со стороны магнитного поля действует сила Ампера, создающая вращающий момент: чем выше сила тока, тем сильнее закручивается пружина и дальше отклоняется стрелка по шкале.

зависимость силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, от силы тока в проводнике

Проекционный аппарат (проектор)

Оптический прибор для демонстрации изображений на большом экране. Мощный световой поток от лампы проходит через прозрачный носитель (слайд, плёнку или матрицу) и попадает в сложный объектив из собирающих линз. За счёт изменения направления световых волн на границах линз на удалённом полотне формируется резкое, увеличенное изображение.

преломление света

Лампа накаливания

Источник оптического излучения. Внутри стеклянной колбы с вакуумом или инертным газом закреплена тонкая вольфрамовая спираль. Электрический ток, преодолевая сопротивление тугоплавкого проводника, передаёт ему энергию, разогревая нить до температур порядка 2500–3000 °C, вследствие чего металл начинает испускать интенсивный видимый свет.

тепловое действие электрического тока

Компас

Навигационное устройство для ориентирования по сторонам горизонта. На острие иглы свободно посажена тонкая магнитная стрелка. Планета Земля представляет собой гигантский постоянный магнит, и магнитное поле её полюсов взаимодействует с собственным полем стрелки компаса, заставляя её разворачиваться вдоль магнитных линий строго по направлению север-юг.

взаимодействие постоянных магнитов

Жидкостный манометр

Прибор для замера разности давлений газа и окружающей среды. Выполнен в виде U-образной стеклянной трубки с жидкостью. При подаче исследуемого газа в одно из колен уровень жидкости смещается: избыточное давление уравновешивается гидростатическим давлением избыточного столба рабочей жидкости в противоположном колене по закону $p = \rho gh$.

зависимость гидростатического давления от высоты столба жидкости

Жидкостный термометр

Прибор для измерения температуры среды. В нижней части запаянного капилляра находится резервуар с подкрашенным спиртом или ртутью. При повышении температуры средняя кинетическая энергия молекул жидкости растёт, увеличиваются межмолекулярные промежутки и общий объём жидкости, заставляя столбик подниматься вдоль градуированной шкалы.

расширение жидкостей при нагревании

Барометр-анероид

Безжидкостный прибор для определения величины атмосферного давления. Внутри металлического корпуса установлена герметичная металлическая коробка с гофрированными крышками, внутри которой создано сильное разрежение. Сила давления внешнего воздуха прогибает стенки коробки, а рычажный механизм передаёт величину упругой деформации на стрелку индикатора.

зависимость деформации тела от действующей на него силы

Психрометр

Метеорологический прибор для измерения относительной влажности воздуха, состоящий из двух одинаковых термометров. Колба одного из них обёрнута влажным фитилём. Молекулы воды с высокой кинетической энергией покидают поверхность ткани при испарении, унося теплоту и охлаждая резервуар; разность температур сухого и влажного датчиков позволяет определить сухость воздуха.

уменьшение температуры жидкости при её испарении

Реостат

Регулировочное электротехническое устройство для плавной смены сопротивления цепи. На керамическую основу намотана нихромовая проволока с высоким удельным сопротивлением, по которой скользит металлический ползунок. Передвигая контакт, изменяют фактическую длину проводника, включённого в электроцепь, что напрямую меняет сопротивление по формуле $R = \rho \frac{l}{S}$.

зависимость сопротивления проводника от его длины

Лупа

Простейший оптический увеличитель, представляющий собой двояковыпуклую собирающую линзу. Предмет размещают между линзой и её главным фокусом. Световые лучи, преломляясь на поверхностях линзы, отклоняются к оптической оси, формируя для глаза мнимое, прямое и существенно увеличенное изображение деталей.

преломление света

Паровая турбина

Тепловой двигатель непрерывного действия для выработки электроэнергии на электростанциях. Водяной пар, нагретый в котле до сотен градусов под колоссальным давлением, разгоняется через сопла и ударяет в криволинейные лопатки ротора; внутренняя тепловая энергия пара преобразуется в кинетическую энергию струй, а затем — в механическое вращение вала.

превращение внутренней энергии пара в механическую энергию

Гальванический элемент (батарейка)

Автономный источник постоянного тока. В раствор электролита погружены две пластины из разнородных металлов (например, цинка и меди). За счёт разницы химических потенциалов на границах электродов протекают окислительно-восстановительные реакции: химическая энергия связей расходуется на пространственное разделение зарядов, создавая ЭДС на клеммах.

превращение химической энергии в электрическую

Генератор переменного тока

Электромашинный источник питания. При принудительном механическом вращении магнита ротора создаваемый им магнитный поток непрерывно пересекает витки неподвижной катушки статора. Изменение пронизывающего контур магнитного поля индуцирует в витках переменный электрический ток по закону Фарадея.

электромагнитная индукция

Электрический двигатель

Силовая электромеханическая машина. В зазор постоянного магнита или электромагнита помещён якорь с обмоткой. Когда по обмотке пускают ток, со стороны внешнего магнитного поля на прямолинейные проводники начинает действовать сила Ампера, стремящаяся развернуть контур перпендикулярно линиям индукции, обеспечивая непрерывную механическую тягу на валу.

действие магнитного поля на проводник с током

Рычажные весы

Прибор для определения массы исследуемого объекта методом прямого сравнения с калиброванными гирями. Симметричное коромысло закреплено на опорной призме. Равновесие наступает, когда момент силы тяжести взвешиваемого груза компенсируется моментом силы тяжести эталонных гирь на противоположном плече рычага.

условие равновесия рычага

Демонстрационный гальванометр

Сверхчувствительный электроизмерительный датчик наличия малых токов. В узком зазоре постоянного магнита закреплена лёгкая проволочная рамка со стрелкой, удерживаемая спиральной волосковой пружиной. Протекающий по рамке ток взаимодействует с полем магнита, создавая крутящий момент Ампера, прямо пропорциональный силе тока.

зависимость силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, от силы тока

Электрическая плита

Бытовой кухонный нагревательный прибор. В конфорку запаяна нихромовая спираль или трубчатый нагреватель. При замыкании цепи электроны сталкиваются с ионами кристаллической решётки проводника, отдавая им энергию и разогревая металл конфорки в строгом соответствии с законом Джоуля-Ленца.

тепловое действие электрического тока

Пружинный динамометр

Прибор для прямого измерения механических сил (веса, трения, упругости). Рабочим элементом является стальная витая пружина. При подвешивании груза внешняя сила растягивает пружину до тех пор, пока не уравновесится возникшей силой упругости; по закону Гука величина линейного удлинения строго пропорциональна величине приложенной силы.

зависимость силы упругости от степени деформации тела

Высотомер (альтиметр)

Авиационный и туристический прибор для измерения высоты над земной поверхностью или уровнем моря. По своей физической сути это барометр-анероид, шкала которого переведена из миллиметров ртутного столба в метры подъёма: с набором высоты плотность атмосферы и давление закономерно снижаются, что регистрирует чувствительная мембрана.

изменение атмосферного давления при подъёме в горы

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Тепловой двигатель, используемый на автотранспорте. Горючая смесь распылённого бензина или газа с воздухом воспламеняется искрой в цилиндре. Реакция сгорания высвобождает внутреннюю тепловую энергию, порождая горячие газы сверхвысокого давления, которые двигают поршень и через шатун раскручивают коленчатый вал.

превращение внутренней энергии в механическую

Электрический чайник

Бытовой электроприбор для кипячения воды. Герметичный трубчатый ТЭН на дне корпуса состоит из спирали с большим удельным сопротивлением, окружённой изолирующим наполнителем. Ток в спирали вызывает выделение джоулева тепла, которое через металлическую оболочку ТЭНа передаётся воде за счёт теплопроводности и конвекции.

тепловое действие тока